某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告-在線瀏覽

　　

【正文】 層厚度 。 上統上石盒子組下段下部地層 (P2s1) 礦區內主要分布于中部新莊和大老莊村一帶 ,厚度約 190m 左右，巖性以黃綠色的粉砂巖、中、細砂巖互層為主，夾有紫色泥巖。 上統上石盒子組中段下部地層（ P2s2） 主要分布于礦 區南部邊界一帶，出露厚度約 60m 左右，底部 K12 砂巖為灰白色中粗粒長石石英砂巖，泥質膠結。 中更新統 (Q2) 由棕紅、黃褐色亞砂土、亞粘土組成夾砂、礫石層。 二、含煤地層 上石炭統太原組 (C3t)和下二疊統山西組 (P1s)為 礦 區主要含煤地層，詳述如下： 上石炭統太原組 (C3t) 礦 區的主要含煤地層之一。是 礦區 最重要的含煤 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 5 地層。 底部 K1 砂巖，平均厚度 ，為灰白色薄層狀細－中粒石英砂巖，巖性特征明顯，致密堅硬，是一層良好的地層劃分對比標志。地層厚度平均 ，主要由三層深灰色石灰巖及灰白色砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖間夾三層薄煤層。含有豐富的有孔蟲、蜓科、腕足類化石和燧石結核，中、下部常夾有一層灰黑色泥巖。其頂板為深灰色、厚層狀的 K3石灰巖。 上段 (C3t3) 從 K4石灰巖頂至 K7砂巖底，地層厚度平均 。下部為灰黑色、黑色薄層狀鐵質泥巖。上部為黑色厚層狀泥巖。本段依據巖相旋回分析，應為瀉湖海灣相沉積。 巖性以灰色、灰白色中細粒砂巖，深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，含煤 3層，其中 2號煤層為穩定可采煤層。 地質構造 該礦位于沁水煤田西緣，霍山隆起之東翼。礦區總體構造為一走向北東 — 西南，傾向 SE 的單斜構造，地層傾角小于 15176。落差 20m，區內延伸 1300m。 ， 落差 10m，區內延伸 1800m。由此推斷，向南開采 還將遇到，但密度不會太大。 綜上所述該區構造屬簡單類。 山西組平均厚度 ，含煤 3 層，含煤總平均厚度為 ，含煤系數%。 太原組平均厚度 ，含煤 8層，總厚度為 ，含煤系數 %。其中9＋ 10 號、 11 號煤層為 礦區 穩定的可采煤層， 6號煤層為局部可采煤層 ,7 號、 8號、 10 下 煤為不穩定的不可采煤層。 2號煤層 位于山西組中下部，間距 1 號煤層大約 34m，厚度 ，平均 ，結構簡單，不含夾石，頂板巖性為粉砂巖，底板為泥巖。 3號煤層 位于山西組下部，間距 2 號煤層大約 13m，厚度 ，平均 , 該煤層在東南部變薄，不可采。 6號煤層 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 7 位于太原組上段中部，厚度 ，與 3 號煤層間距 ，厚度變化大，結構簡單，含 01層夾矸，頂、底板巖性多為泥巖或粉砂巖。 9＋ 10號煤層 位于太原組下段的頂部，厚度 ，平均 。 11號煤層 位于太原組下段的下部，厚度 ，平均 。 表 11 可采煤層特征一覽表 煤層 煤層厚度 層間距 夾矸層數 穩定性 可采性 頂板巖性 底板巖性 最小 最大 平均 (m) 最小 最大 平均 (m) 最少 最多 一般 1 0 較穩定 大部可采 泥巖或粉砂巖 粉砂巖 2 0 穩定 可采 粉砂巖 泥巖 3 0 較穩定 大部分可采 泥巖 粉砂巖 6 01 01 不穩定 局部可采 泥巖或粉砂巖 泥巖或粉砂巖 9+10 1 穩定 可采 石灰巖 泥巖 11 13 穩定 可采 粉砂巖 粉砂巖 煤質 一、煤的物理性質及煤巖特征 （一）物理性質及宏觀煤巖特征 煤層以光亮型煤質 — 半光亮型煤為主，夾半暗型煤條帶。構造為層狀、塊狀。顏色為黑色。 （二）顯微煤巖特征 鏡質組含量一般在 %左右，半鏡質組含量一般在 %左右，絲質組含量一般在 － %之間，礦物含量一般在 1015%左右。 （三）變質階段 各煤層最大反射率 Rmax 在 %左右之間 ,屬第Ⅳ Ⅴ變質階段 ， 相當于焦煤 — 瘦煤階段。 （ 2） 灰份 1 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %,屬低灰煤。 3 號煤層原煤干基 灰份 為 %，平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %,屬低灰煤。 9+10 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %，屬特低灰煤。 （ 3） 揮發份 1 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 3 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 為均值 %。 9+10 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 均屬 低揮發 份 煤。 有害元素 （ 1）硫 1 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%，平均 %,屬低硫煤。 3 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%，平均 %,屬中低硫煤。浮煤 硫份 為%,平均 %，屬中低硫煤。浮煤 硫份 為%,平均 %，屬高硫煤。浮煤 硫份 為%,平均 %，屬中低硫煤。 （ 3）氟、砷、氯 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 10 各煤層氟含量一般在 70PPM，砷含量一般在 12PPM，氯含量在 %左右。 3 號煤層原煤干基高位發熱量為平均 。 9+10 號煤層原煤干基高位發熱量 平均為 。 1 號、 2 號、 3號煤層屬高熱值煤， 9+10 號煤層屬特高熱值煤 ,6 號、 11號煤層屬中熱值煤。 9+10 號、 11號煤層粘結指數平均值分別為 22,屬弱粘結性煤。 瓦斯、煤塵和煤的自燃 (1) 瓦斯 根據 2021 年礦井瓦斯等級鑒定數據， 該礦瓦斯絕對涌出量為 ，相對涌出量為 。煤層 絕 大部分在沼氣帶中，少量在氮氣 沼氣帶。 礦井開拓及生產概況 礦井采用斜井開拓，現有三個井筒分別為主斜井、副斜井及回風斜井。副斜井擔負礦井人員升降、矸石提升、 材料設備下放等所有輔助提升任務，是礦井的主要進風井筒，兼做安全出口。 礦井開拓巷道布置見圖 12。s東翼皮帶巷東翼運料巷東翼回風巷205運輸開拓205回風開拓205上山回風205上山運輸011回采工作面采空區采空區主斜井副斜井行人斜井瓦斯含量及流量測定地點瓦斯含量及流量測定地點圖 12 XX 煤礦巷道目前布置示意圖 礦井目前 年產煤炭 30 萬 t， 采用炮采采煤法， 礦井 改 擴 建為年產 90 萬 t礦井 后，采用一次采全高綜采采煤法 。工作瓦斯含量測定點 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 12 面回采率為 95%。 礦井通風 根據井田開拓部署，井田 采 用斜井 開拓。 該礦通風方式為 中央并 列機械抽出式，主、副斜井 和行人井 進風，回風 立 井回風。礦井總進風量 61m3/s，回采工作面風 量 20m3/s，普掘工作面 2 9m3/s，硐室 9m3/s，接替工作面 10m3/s，其它 4m3/s。生產礦井煤層瓦斯含量普遍采用間接法或直接法 測定。該方法測定煤層瓦斯含量的原理是：根據煤樣瓦斯解吸量、解吸規律推算煤樣從采集開始至裝罐解吸測定前的損失瓦斯量，再利用解吸測定后煤樣中殘存瓦斯量計算煤層瓦斯含量。 (3)損失量計算 將不同解吸時間下測得數據按下式換算成標準狀態下的體積 Voi： 式中 V0i— 算成標準狀態下的解吸瓦斯體積， ml； Vi— 不同時間解吸瓦斯測定值， ml； 0 w s i0i 5w2 7 3 . 2 ( P 9 . 8 1 h P ) VV 1 . 0 1 3 1 0 ( 2 7 3 t )? ? ? ? ?? ?? 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 13 Po— 大氣壓力， Pa； hw— 量管內水柱高度， mm； Ps— hw下飽和水蒸汽壓力， Pa； tw— 量管內水溫，℃。 (4)將解吸測定后的煤樣連同煤樣罐送實驗室測定其殘存瓦斯量、 水份 、 灰份 等； (5)根據煤樣損失瓦斯量、解吸瓦斯量及殘存瓦斯量和煤中可燃質重量，即可求出煤樣的瓦斯含量： X=(V0+V1+V2)/G0 式中： Vo— 標準狀態下煤樣瓦斯解吸量， ml； V1— 標準狀態下煤樣損失瓦斯量， ml； V2— 標準狀態下煤樣殘存瓦斯量， ml； G0— 煤樣可燃質重量， ； X— 煤樣可燃基瓦斯含量， ml/。 實驗室測定煤樣殘存瓦斯量、 水份 、 灰份 、 揮發份 、煤樣重量、及可燃質質量，最后整理計算，將所得煤層瓦斯含量測定結果如表 21。 r) 原煤瓦斯含量 (m3/t) (m3/t此次測定瓦斯含量低于地堪期間數據，其主要原因為現開拓開采水平未達到地堪鉆孔深度。目前，煤的瓦斯吸附常數測定只能在實驗室完成。利用以上方法，我們 在 XX 煤礦東翼主皮帶下山掘進 442m、 205 運輸巷掘進頭 442m、 2051 運輸巷掘進頭 400m處三個位置 采集煤樣送 XX研究院 瓦斯實驗室進行瓦斯解吸實 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 16 驗，實驗時吸附氣體甲烷成分 ％，在衡溫 30℃下，測得吸附常數結果列于表 22。作為孔隙發育程度的衡量指標，孔隙率測定是在實 驗室進行的，它通過對現場采集的煤樣測定煤的真假密度來計算，計算公式如下： Φ =（ d 真 d 假 ） / d 真 式中 ： Φ — 煤孔隙率， m3/m3； d 真 — 煤真密度， t/m3； d 假 — 煤假密度（又稱視密度）， t/m3。 鉆孔自然瓦斯涌出特征 表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數有兩個，它們是鉆孔初始瓦斯涌出強度q0 和鉆孔瓦斯流量衰減系數α，其中鉆孔瓦斯流量衰減系數α是 評價煤層瓦斯預抽難易程度的一個重要指標。 對（ 21）式積分，可以得到任意時間 t 內鉆孔自然瓦斯涌出總量 Qt； 即： Qt=QJ(1eα t) 式中： Qt— 時間 t 內鉆孔自然瓦斯涌出總量， m3； QJ— 鉆孔極限瓦斯涌出量， QJ= 1440 q0/α， m3 其余符號意義同前。 利用以上方法，在 XX 煤礦 東翼主皮帶巷 442m 處和 205 運輸巷 442m 處各 打一個 煤層 順層 鉆孔，測定鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減情況見 表 2圖 226。目前，國內通常采用徑向流量法來確定煤層透氣性系數。 徑向流量法測定煤層透氣性系數時的主要步驟如下： (1)煤層原始瓦斯壓力確定 煤層原始瓦斯壓力確定方法有二種，其一為實測法，即利用石門揭煤巷道在揭煤前打穿層鉆孔穿透煤層，封孔測定煤層原始瓦斯壓力；其二為間接法， 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 19 即利用新鮮煤樣，測定煤層原始瓦斯含量，然后用郎格繆爾方程反推煤層原始瓦斯壓力。間接法計算煤層原始瓦斯壓力的方法和公式如 下： 式中 X— 煤層原始瓦斯含量， m3/t； a、 b— 煤的瓦斯吸附常數， m3/t； p— 煤層瓦斯壓力， MPa； Aad— 煤的 灰份 ， %； Mad— 煤的 水份 ， %； k— 煤的孔隙體積， m3/m3； γ — 煤的視密度， t/m3。已知煤層原始瓦斯含量 X 時，利用上式即可反算出煤層原始瓦斯壓力 p，計算結果如表 24 所示。 (2)瓦斯含量系數測定 根據現場實測的煤層瓦斯含量和間接法反算出的煤層瓦斯壓力，用下式確定瓦斯含量系數： α =X )； X— 煤層原始瓦斯含量， m3/t； ?10 K M1 1bp1 a bpX adad ???????? adM 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證